外源γ-氨基丁酸(GABA)对低氮胁迫下大豆幼苗的影响OA

为了探讨外源γ-氨基丁酸(GABA)对低氮胁迫下不同结瘤特性大豆幼苗生长的影响,本研究选用一对遗传背景相同、结瘤性状有差异的近等基因系(不结瘤材料WT和结瘤材料MT)为试验材料,通过采用沙培方法设置正常供氮(CK,营养液中氮素浓度为7.31 mmol.L^(-1))、低氮胁迫(LN,营养液中氮素浓度为2.11 mmol.L^(-1))及低氮胁迫下营养液中添加GABA(LN+GABA,GABA浓度为5 mmol·L^(-1))处理,对比分析了植株生长、抗氧化酶活性、活性氧含量、糖含量及蔗糖代谢关键酶活性。结果表明:与CK相比,LN处理显著抑制大豆幼苗生长。与LN处理相比,LN+GABA处理显著改善了两供试大豆地上部形态(株高、茎粗、叶面积)和根系生长(根长、根体积),显著提高了干物质积累,以及叶片和根系主要抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT、APX),并显著降低了O_(2)^(-)产生速率和H_(2)O_(2)含量。其中,MT叶片中上述酶活性提高幅度分别为18.09%、13.30%、16.10%、12.38%,O_(2)^(-)产生速率、H_(2)O_(2)分别降低了11.75%、10.36%,根系酶活性分别提高了9.78%、18.14%、24.87%、20.24%,O_(2)^(-)产生速率、H_(2)O_(2)含量分别降低了8.25%、10.50%;WT叶片中上述酶活性分别提高了17.62%、24.89%、36.12%、14.24%,O_(2)^(-)产生速率、H_(2)O_(2)含量则分别降低了9.10%、13.12%;根系酶活性分别提高了16.88%、33.09%、29.89%、16.07%,O_(2)^(-)产生速率、H_(2)O_(2)含量分别降低了10.75%、5.96%。此外,LN+GABA处理还显著提高了低氮胁迫下两供试大豆叶片和根系蔗糖、果糖、可溶性糖含量以及叶片和根系蔗糖代谢关键酶活性。Mantel分析结果显示,在MT中,抗氧化酶活性、活性氧含量、糖含量和蔗糖代谢关键酶活性与干物质均呈显著或极显著正相关关系,叶片和根系超氧化物歧化酶、过氧化氢、超氧阴离子产生速率、蔗糖、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶与植株形态之间呈显著或极显著正相关关系;在WT中,除叶片果糖、转化酶(AI,NI)以及根系的抗坏血酸过氧化物酶、过氧化氢和可溶性糖与干物质积累无显著关联外,其他生理指标均与干物质呈显著或极显著正相关关系;同时,除根系过氧化氢酶外,所有生理指标均与植株形态呈显著或极显著正相关关系。综上所述,外源GABA通过协同增强抗氧化防御能力和调节蔗糖代谢途径,共同改善了低氮胁迫对大豆幼苗的抑制作用。